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Temperatur und Thermometer
Bearbeite die folgenden Aufgaben zur Temperaturmessung und zu Thermometern. Nutze die Fachbegriffe korrekt und gib Temperaturen immer mit der Einheit °C oder K an. Beginne mit den leichteren Aufgaben und steigere dich zu den schwierigeren. Viel Erfolg!
Temperatur ist ein Maß für die der Teilchen eines Körpers. Sie wird in oder gemessen. Wasser gefriert bei °C und kocht bei °C.
Welche Aussage über Temperatur und Wärme ist richtig?
- Temperatur und Wärme sind dasselbe.
- Temperatur gibt an, wie warm oder kalt ein Körper ist. Wärme ist Energie, die von einem wärmeren auf einen kälteren Körper übertragen wird.
- Wärme ist ein Maß für die Teilchenbewegung, Temperatur ist die Energieübertragung.
- Ein großer Topf mit kochendem Wasser hat immer mehr Wärme als eine kleine Tasse mit kochendem Wasser, weil die Temperatur gleich ist.
Erkläre in 3–4 Sätzen, wie ein Flüssigkeitsthermometer funktioniert. Beschreibe besonders, warum sich die Flüssigkeit ausdehnt, wenn die Temperatur steigt.
Ordne die Thermometertypen ihren Eigenschaften zu.
| 1. Flüssigkeitsthermometer | ____ | A) Enthält eine Flüssigkeit in einem Glasrohr; die Ausdehnung zeigt die Temperatur; zuverlässig und preiswert |
| 2. Digitales Thermometer | ____ | B) Misst Wärmestrahlung berührungslos; schnelle Messung; z. B. Stirnthermometer |
| 3. Infrarotthermometer | ____ | C) Nutzt einen Sensor und zeigt die Temperatur auf einem Display; batteriebetrieben; präzise |
Die Umrechnung zwischen Celsius und Kelvin erfolgt nach der Formel: T (in K) = T (in °C) + . Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei K, der Siedepunkt bei K. Die Raumtemperatur von etwa 20 °C entspricht etwa K.
Rechne die folgenden Temperaturen von Celsius in Kelvin um. Nutze die Formel: T (K) = T (°C) + 273,15. Runde auf ganze Zahlen.
Du misst die Temperatur von Wasser beim Abkühlen. Die Messwerte sind: 0 min: 80 °C | 5 min: 68 °C | 10 min: 58 °C | 15 min: 50 °C | 20 min: 44 °C. Beschreibe, was du beobachtest, und erkläre, warum die Temperatur sinkt.
Entscheide, ob die folgenden Aussagen wahr oder falsch sind. Begründe deine Antwort in 1–2 Sätzen.
| richtig | falsch | |
|---|---|---|
| Kälte fließt von einem kalten Körper zu einem warmen Körper. | ||
| Bei Wärmeleitung wird Energie durch direkten Kontakt von einem Körper auf einen anderen übertragen. | ||
| Ein Thermometer misst die Wärmemenge, nicht die Temperatur. | ||
| Wärmestrahlung funktioniert auch im Vakuum, da keine Materie zum Wärmetransport nötig ist. |
Beschreibe drei alltägliche Situationen, in denen Temperaturmessung wichtig ist, und erkläre jeweils, welcher Thermometertyp am besten geeignet wäre und warum.
⭐ ⭐ Bonus für Schnelle
⭐ Knobel-Aufgabe: Ein Thermometer zeigt 25 °C an. Ein anderes Thermometer zeigt 298 K an. Welches Thermometer zeigt eine höhere Temperatur? Begründe deine Antwort mit einer Rechnung.
⭐ Transfer-Aufgabe: Erkläre, warum Quecksilberthermometer in modernen Schulen durch Alkoholthermometer ersetzt wurden. Nenne mindestens zwei Gründe und beziehe dich dabei auf Sicherheit und Umwelt.
Temperatur und Thermometer (leichtere Fassung)
Hier lernst du, wie man Temperatur misst und wie ein Thermometer funktioniert. Du bekommst Hilfen: kleine Wörterkästen, Satzanfänge und Beispiele. Gib Temperaturen immer mit Einheit an: °C (Grad Celsius) oder K (Kelvin). Arbeite Schritt für Schritt. Du schaffst das!
💡 Hilfe zu Aufgabe 1:
• Temperatur = sagt, wie warm oder kalt etwas ist.
• Teilchen = ganz kleine Bausteine, aus denen alles besteht. Sie bewegen sich immer.
• Je wärmer etwas ist, desto schneller bewegen sich die Teilchen.
• Celsius (°C) und Kelvin (K) sind zwei Einheiten für die Temperatur.
Wörterkasten: mittlere Bewegungsenergie | Grad Celsius (°C) | Kelvin (K) | 0 | 100
Temperatur ist ein Maß für die der Teilchen eines Körpers. Sie wird in oder gemessen. Wasser gefriert bei °C und kocht bei °C.
💡 Hilfe zu Aufgabe 2:
• Temperatur: Wie warm oder kalt ist etwas?
• Wärme: Energie, die von einem wärmeren Körper zu einem kälteren Körper wandert.
Merksatz: Temperatur = warm oder kalt. Wärme = Energie, die wandert.
Tipp 1: Streiche zuerst die Antwort, in der steht „Temperatur und Wärme sind dasselbe“.
Tipp 2: Die richtige Antwort sagt, dass Wärme von warm nach kalt wandert.
Welche Aussage über Temperatur und Wärme ist richtig?
- Temperatur und Wärme sind dasselbe.
- Temperatur sagt, wie warm oder kalt etwas ist. Wärme ist Energie, die von warm nach kalt wandert.
- Wärme zeigt, wie schnell sich die Teilchen bewegen. Temperatur ist die wandernde Energie.
- Ein großer Topf mit kochendem Wasser hat immer die gleiche Wärme wie eine kleine Tasse mit kochendem Wasser.
💡 Hilfe zu Aufgabe 3:
• Flüssigkeitsthermometer = Thermometer mit einer Flüssigkeit in einem dünnen Glasrohr.
• sich ausdehnen = mehr Platz brauchen.
• Skala = die Striche und Zahlen zum Ablesen.
So gehst du vor:
Schritt 1: Was ist im Thermometer drin?
Schritt 2: Was passiert mit den Teilchen, wenn es wärmer wird?
Schritt 3: Was macht dann die Flüssigkeit im Rohr?
Schritt 4: Wie liest man die Temperatur ab?
Satzanfänge:
„Im Thermometer ist …“
„Wenn es wärmer wird, bewegen sich die Teilchen …“
„Deshalb braucht die Flüssigkeit …“
„Man liest die Temperatur …“
Erkläre in 3–4 einfachen Sätzen, wie ein Flüssigkeitsthermometer funktioniert. Nutze die Satzanfänge aus dem Hilfekasten.
💡 Hilfe zu Aufgabe 4:
• Flüssigkeitsthermometer: Flüssigkeit im Glasrohr.
• Digitales Thermometer: hat ein Display mit Zahlen und eine Batterie.
• Infrarotthermometer: misst die Wärmestrahlung, ohne den Körper zu berühren (zum Beispiel an der Stirn).
Tipp: Suche zuerst das Thermometer mit „Display“. Suche dann das mit „berührungslos“.
Ordne jedem Thermometer die passende Beschreibung zu.
| 1. Flüssigkeitsthermometer | ____ | A) Misst Wärmestrahlung ohne Berührung; sehr schnell; zum Beispiel an der Stirn |
| 2. Digitales Thermometer | ____ | B) Flüssigkeit im Glasrohr; die Ausdehnung zeigt die Temperatur; preiswert |
| 3. Infrarotthermometer | ____ | C) Sensor und Display; mit Batterie; misst genau |
💡 Hilfe zu Aufgabe 5:
• Kelvin (K) ist eine andere Einheit für die Temperatur.
• Um von °C zu K zu kommen, rechnest du immer plus 273,15.
Formel: T (in K) = T (in °C) + 273,15
Beispiel: 10 °C + 273,15 = 283,15 K
Wörterkasten: 273,15 | 273,15 | 373,15 | 293
Die Formel lautet: T (in K) = T (in °C) + . Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei K. Der Siedepunkt liegt bei K. Zimmertemperatur (20 °C) sind etwa K.
💡 Hilfe zu Aufgabe 6:
Gelöstes Beispiel: 50 °C in K
Schritt 1: Schreibe die Rechnung auf: 50 + 273,15
Schritt 2: Rechne: 50 + 273,15 = 323,15
Schritt 3: Runde auf eine ganze Zahl: 323 K
Tipp zu −40 °C: Du rechnest −40 + 273,15. Das ist dasselbe wie 273,15 − 40.
Rechne von Celsius in Kelvin um. Nutze: T (K) = T (°C) + 273,15. Runde auf ganze Zahlen.
💡 Hilfe zu Aufgabe 7:
• beobachten = genau hinschauen und aufschreiben, was man sieht.
• Umgebung = die Luft und der Behälter um das Wasser herum.
• Wärme wandert immer von warm nach kalt.
So gehst du vor:
Schritt 1: Wie war die Temperatur am Anfang? Wie am Ende?
Schritt 2: Wie viel Grad ist sie insgesamt gesunken? (80 − 44 = 36)
Schritt 3: Wird die Abkühlung schneller oder langsamer? Schau dir die Unterschiede an: 80→68 sind 12 °C, 68→58 sind 10 °C.
Schritt 4: Wohin geht die Wärme?
Satzanfänge:
„Am Anfang war das Wasser … °C warm, nach 20 Minuten nur noch …“
„Die Temperatur sinkt am Anfang … und später …“
„Das Wasser kühlt ab, weil die Wärme …“
Du misst, wie Wasser abkühlt. Messwerte: 0 min: 80 °C | 5 min: 68 °C | 10 min: 58 °C | 15 min: 50 °C | 20 min: 44 °C. Beschreibe, was du siehst. Erkläre dann, warum die Temperatur sinkt. Nutze die Satzanfänge.
💡 Hilfe zu Aufgabe 8:
• Wärmeleitung = Energie wandert durch Berührung (zum Beispiel Löffel in heißer Suppe).
• Wärmestrahlung = Wärme wandert als Strahlung, zum Beispiel von der Sonne. Sie braucht keine Luft.
• Vakuum = ein Raum ohne Luft und ohne Teilchen (wie im Weltraum).
Tipp: Es gibt keine „Kälte“, die fließt. Es fließt immer Wärme von warm nach kalt.
Satzanfang für die Begründung: „Das ist wahr/falsch, weil …“
Wahr oder falsch? Begründe kurz in 1 Satz. Nutze: „Das ist wahr/falsch, weil …“
| richtig | falsch | |
|---|---|---|
| Kälte fließt von einem kalten Körper zu einem warmen Körper. | ||
| Bei Wärmeleitung wandert Energie durch Berührung von einem Körper zum anderen. | ||
| Ein Thermometer misst die Wärmemenge, nicht die Temperatur. | ||
| Wärmestrahlung funktioniert auch im Vakuum, weil sie keine Teilchen zum Transport braucht. |
💡 Hilfe zu Aufgabe 9:
Überlege dir zuerst drei Situationen, in denen man die Temperatur messen muss. Ideen: Fieber messen | Kochen und Backen | Wetter draußen.
Gelöstes Beispiel:
Situation: Fieber messen.
Thermometer: Infrarotthermometer.
Grund: Es misst schnell und ohne Berührung. Das ist gut bei Kindern.
So schreibst du jede Situation auf:
„Situation: …“
„Am besten passt das … Thermometer, weil …“
Nenne zwei weitere Situationen (nicht Fieber messen), in denen man die Temperatur misst. Schreibe zu jeder Situation, welches Thermometer am besten passt und warum. Nutze die Satzanfänge.
⭐ ⭐ Bonus für Schnelle
⭐ 💡 Hilfe zur Bonusaufgabe 1:
Um zwei Temperaturen zu vergleichen, brauchst du dieselbe Einheit.
Tipp 1: Rechne 25 °C in Kelvin um.
Tipp 2: Rechne: 25 + 273,15 = ?
Tipp 3: Vergleiche das Ergebnis mit 298 K.
⭐ Knobelaufgabe: Ein Thermometer zeigt 25 °C. Ein anderes zeigt 298 K. Welches zeigt die höhere Temperatur? Rechne und begründe.
⭐ 💡 Hilfe zur Bonusaufgabe 2:
• Quecksilber = ein giftiges, flüssiges Metall. Früher war es in vielen Thermometern.
• Umwelt = Natur, Tiere, Pflanzen, Wasser und Boden.
Denke an zwei Fragen: Was passiert, wenn das Thermometer zerbricht? Was passiert, wenn Quecksilber in die Natur kommt?
Satzanfänge:
„Aus Sicherheitsgründen, weil …“
„Für die Umwelt, weil …“
⭐ Warum nutzt man in Schulen statt Quecksilberthermometern heute Alkoholthermometer? Nenne zwei Gründe (Sicherheit und Umwelt). Nutze die Satzanfänge.
Expertenaufgaben: Temperatur und Thermometer
Diese Aufgaben sind Zusatzaufgaben für Schnelle! Wenn du das Arbeitsblatt fertig hast, kannst du hier knobeln, forschen und begründen. Die Aufgaben sind deutlich schwieriger als auf dem Arbeitsblatt. Du musst dein Wissen in neuen Situationen anwenden. Lass dir Zeit, probiere Lösungswege aus und begründe immer genau.
⭐ Erfinde-Aufgabe: Du sollst eine eigene Thermometerskala erfinden, die „Skala X“. Bei Skala X gefriert Wasser bei 0 °X und kocht bei 50 °X. Der Abstand dazwischen wird gleichmäßig in 50 Teile geteilt. a) Welche Temperatur in °X hat Wasser von 20 °C? b) Wie viel °C entsprechen 35 °X? c) Erkläre, warum man für eine Skala genau zwei feste Punkte braucht.
Rechne mit der Skala X aus der Erfinde-Aufgabe (0 °C = 0 °X, 100 °C = 50 °X; also 1 °X = 2 °C). Gib das Ergebnis jeweils in der gefragten Einheit an.
⭐ Forscher-Aufgabe: Ein Thermometer enthält Alkohol, der sich beim Erwärmen ausdehnt. Das Glasrohr ist sehr dünn. Erkläre, a) warum man für ein genaues Thermometer ein möglichst dünnes Steigrohr verwendet und b) warum das Thermometer ein großes Vorratsgefäß (Kugel) am unteren Ende hat. Überlege dir dazu: Was passiert mit dem Flüssigkeitsfaden, wenn dieselbe zusätzliche Flüssigkeitsmenge in ein dünnes bzw. in ein dickes Rohr passen muss?
Denkaufgabe: Du taucht ein Thermometer in heißen Tee (80 °C). Direkt nach dem Eintauchen sinkt der Flüssigkeitsfaden im Thermometer kurz ein winziges Stückchen ab, bevor er dann steigt. Was ist die wahrscheinlichste Erklärung?
- Der Tee ist am Anfang kälter als das Thermometer.
- Die Glashülle wird zuerst warm und dehnt sich aus, sodass das Innenvolumen kurz größer wird. Erst danach erwärmt sich die Flüssigkeit und dehnt sich stärker aus.
- Die Flüssigkeit im Thermometer zieht sich bei Wärme immer zuerst zusammen.
- Das Thermometer ist kaputt, so etwas passiert bei einem richtigen Thermometer nie.
⭐ Knobel-Aufgabe: Du hast 200 g Wasser mit 20 °C und 200 g Wasser mit 80 °C. Du gießt beides in ein gut isoliertes Gefäß und rührst um. a) Welche Mischtemperatur erwartest du? Begründe. b) Was würde sich ändern, wenn es 100 g Wasser mit 80 °C und 300 g Wasser mit 20 °C wären? Gib an, ob die Mischtemperatur höher, niedriger oder gleich wäre als bei a), und begründe, ohne genau zu rechnen. c) Warum ist die Mischtemperatur in der Praxis meist etwas niedriger als berechnet?
Entscheide, ob die Aussagen wahr oder falsch sind. Begründe jede Antwort in 1–2 Sätzen.
| richtig | falsch | |
|---|---|---|
| Wenn du in einem Raum mit 20 °C eine Metallbank und eine Holzbank anfasst, haben beide Bänke unterschiedliche Temperaturen, weil sich die Metallbank kälter anfühlt. | ||
| Ein Thermometer zeigt immer die Temperatur der Umgebung an, nicht seine eigene Temperatur. | ||
| Zwei Körper mit derselben Temperatur tauschen keine Wärme mehr aus, wenn sie sich berühren. | ||
| Eine Temperatur von -300 °C ist möglich, wenn man nur gut genug kühlt. |
⭐ Bewerte-Aufgabe: Mia sagt: „Mit meiner Hand kann ich Temperaturen genauso gut messen wie mit einem Thermometer.“ Du tauchst vorher eine Hand in kaltes Wasser und die andere in warmes Wasser. Danach hältst du beide Hände in lauwarmes Wasser. Beschreibe, was du vermutlich spürst, und beurteile damit Mias Aussage. Nenne außerdem zwei Vorteile eines Thermometers.
⭐ Forscher-Aufgabe (Versuchsplanung): Du möchtest herausfinden, ob heißer Tee in einer Tasse mit Deckel langsamer abkühlt als in einer Tasse ohne Deckel. Plane einen fairen Versuch. Beschreibe, a) was du misst und mit welchem Messgerät, b) was du bei beiden Tassen gleich halten musst, c) was du erwartest und wie du deine Messwerte darstellen würdest.
⭐ Transfer-Aufgabe: Auf einem Berg kocht Wasser schon bei etwa 90 °C statt bei 100 °C. Ein Bergsteiger sagt: „Meine Nudeln werden hier nicht richtig weich, obwohl das Wasser sprudelt.“ Erkläre mithilfe dessen, was du über Temperatur weißt, warum das so sein kann. Warum wäre es außerdem keine gute Lösung, einfach den Herd noch stärker aufzudrehen?